Жирная пища нарушает химическую связь между кишечником и мозгом

Фото из открытых источников

Новый комплексный анализ показывает, что хроническое употребление жирной пищи вызывает специфический химический дисбаланс, который нарушает взаимодействие между пищеварительной системой и мозгом. Исследование, опубликованное в журнале Nutritional Neuroscience, подробно описывает, как эти пищевые привычки повышают уровень серотонина в кишечнике, одновременно парадоксальным образом истощая этот жизненно важный гормон в областях мозга, отвечающих за настроение и память. Этот биологический разрыв может объяснить связь между ожирением, депрессией и снижением когнитивных способностей.

Серотонин выполняет функцию химического посредника, функции которого зависят от его локализации в организме. Примерно 95% этой молекулы находится в желудочно-кишечном тракте, где она управляет пищеварением и кровообращением. Оставшаяся небольшая часть функционирует в центральной нервной системе, регулируя аппетит, эмоции и обучение. Эти две системы поддерживают постоянный диалог через сеть, известную как ось «кишечник-мозг».

Исследователи стремились понять конкретные биологические пути, нарушающие эту связь в периоды неполноценного питания. Хотя предыдущие наблюдения связывали жирную пищу с проблемами со здоровьем, молекулярные механизмы, связывающие то, что мы едим, с нашим самочувствием, оставались неясными.

Чтобы прояснить эти механизмы, группа под руководством Тейлора Грея и Цзянь Ханя из Университета сельскохозяйственных и технических наук Северной Каролины сотрудничала с исследователями из Университета Брауна и Корнеллского университета. Они изучили широкий спектр имеющихся исследований, чтобы составить карту химической траектории серотонина в условиях пищевого стресса.

Исследование начинается с пищеварительного тракта, где специализированные клетки, называемые энтерохромаффинными, вырабатывают подавляющую часть серотонина в организме. Исследователи сообщают, что диета с высоким содержанием жиров заставляет эти клетки вырабатывать это вещество в избыточном количестве. Это происходит, поскольку диета стимулирует ферменты, ответственные за инициацию синтеза.

Одновременно нарушается работа клеточного механизма, отвечающего за переработку серотонина. В нормальных условиях белок-переносчик действует как вакуум, выбрасывая отработанный серотонин из организма. Исследование показывает, что жирная пища подавляет выработку этого переносчика. Этот двойной эффект — повышенная выработка и замедленная очистка — приводит к быстрому накоплению серотонина в кишечнике.

Этот локальный избыток создаёт токсичную среду в пищеварительной системе. В обзоре объясняется, что избыток серотонина стимулирует иммунные клетки к выработке воспалительных сигналов. Он также повреждает слизистую оболочку кишечника. Эта потеря целостности приводит к проблемам с проницаемостью, часто называемым «синдромом дырявого кишечника», что позволяет вредным веществам проникать в кровоток.

В то время как кишечник переполнен серотонином, ситуация в мозге представляет собой разительный и проблемный контраст. Авторы подробно описывают, как жирная пища лишает гиппокамп необходимого ему серотонина. Этот участок мозга отвечает за формирование памяти и эмоциональную стабильность.

Истощение запасов в гиппокампе происходит по иному механизму, чем в кишечнике. Диета с высоким содержанием жиров, по-видимому, ускоряет активность фермента моноаминоксидазы А. Этот фермент действует как механизм утилизации отходов, расщепляя нейромедиаторы. Когда он становится сверхактивным, он разрушает серотонин, прежде чем мозг сможет использовать его для стабилизации настроения или кодирования воспоминаний.

Аналогичный дефицит наблюдается в гипоталамусе, центре мозга, отвечающем за чувство голода и обмен веществ. В нормальных условиях серотонин помогает сигнализировать о насыщении. В обзоре объясняется, что диета с высоким содержанием жиров нарушает работу рецепторов, получающих сигналы о насыщении.

Исследование подчёркивает, что определённые рецепторы в гипоталамусе, особенно подтип 5-HT1A, становятся более многочисленными, но менее эффективными в своей сигнальной функции. Это изменение подавляет клеточные пути, обычно активируемые серотонином. В результате снижается способность регулировать энергетический баланс и интерпретировать чувство сытости. Эта химическая блокада создаёт цикл переедания и метаболической дисфункции.

Одно из самых сложных открытий касается ядер шва – скопления нейронов, играющих роль основной фабрики серотонина в мозге. Исследователи обнаружили, что диета с высоким содержанием жиров фактически увеличивает способность к синтезу серотонина в этой области. Это открытие, казалось бы, противоречит низкому уровню этого вещества в других областях мозга.

Однако авторы описывают эффект «бутылочного горлышка», который сводит на нет эту повышенную выработку. Диета активирует ауторецепторы на поверхности этих нейронов, которые действуют как запорный клапан. Когда эти сенсоры обнаруживают локальное повышение выработки серотонина, они подавляют активацию нейронов.

Это ингибирование предотвращает высвобождение серотонина к нижележащим нейронам. Следовательно, несмотря на то, что ядра шва вырабатывают достаточное количество серотонина, грузовики доставки фактически не могут покинуть склад. Это приводит к наблюдаемому дефициту активности гиппокампа и гипоталамуса.

Авторы считают, что микробиом кишечника является вероятным посредником в этом распространённом нарушении. Здоровые бактерии ферментируют пищевые волокна, производя короткоцепочечные жирные кислоты. Эти жирные кислоты обычно защищают мозг и помогают регулировать ферменты, участвующие в выработке серотонина.

Диета, богатая жирами, обычно содержит недостаточно клетчатки, что лишает полезные бактерии возможности существовать. Последующее снижение потребления короткоцепочечных жирных кислот разрушает критически важный слой нейропротекции. В исследовании отмечается, что ацетат и бутират, две специфические жирные кислоты, необходимы для поддержания нормальной чувствительности серотониновых рецепторов.

Гибель полезных бактерий также способствует системному воспалению. Бактериальный дисбаланс запускает иммунный ответ, высвобождающий молекулы, называемые цитокинами. Эти воспалительные посредники распространяются через кровь и могут проникать через защитный барьер мозга.

Попадая в центральную нервную систему, цитокины захватывают химический конвейер, на котором обычно производится серотонин. Они активируют фермент, который переводит триптофан, исходный материал для серотонина, на другой метаболический путь. Вместо того чтобы вырабатывать вещество, регулирующее настроение, мозг вынужден вырабатывать соединения, способные повреждать нейроны.

Этот процесс, известный как кинурениновый путь, ещё больше истощает доступные ресурсы для синтеза серотонина. Сочетание перенаправления исходного сырья и блокирования путей высвобождения создаёт глубокий дефицит центрального серотонина. Этот дефицит проявляется в виде поведенческих и когнитивных проблем, часто связанных с неправильным питанием и ожирением.

Исследование также указывает на гормональные нарушения, усугубляющие этот цикл. Такие гормоны, как лептин и грелин, обычно действуют совместно с серотонином, регулируя аппетит. Диета с высоким содержанием жиров изменяет уровень этих гормонов, создавая обратную связь, которая ещё больше подавляет сигнализацию серотонина.

Кортизол, основной гормон стресса в организме, также играет важную роль в этом каскаде. Исследователи отмечают, что диета с высоким содержанием жиров повышает уровень кортизола в крови. Этот гормон может проникать в мозг и напрямую повышать активность ферментов, расщепляющих серотонин.

Кумулятивный эффект этих изменений приводит к тому, что кишечник воспаляется и становится гиперактивным, а мозг испытывает дефицит химической регуляции. Авторы предполагают, что этот дисбаланс — не просто симптом ожирения, а движущая сила его сохранения. Потеря контроля насыщения, опосредованного серотонином, значительно затрудняет предотвращение переедания.

Одновременно снижение уровня серотонина в гиппокампе снижает психическую устойчивость. Это делает человека более уязвимым к стрессу и депрессии. Эти эмоциональные состояния часто провоцируют дальнейшее «заедание комфорта», закрепляя пищевые привычки, которые наносят вред.

Авторы отмечают, что значительная часть современных знаний основана на данных, полученных на моделях грызунов. Хотя эти исследования на животных дают важную информацию о молекулярных путях, биология человека может реагировать вариабельно. Будущие клинические исследования должны подтвердить, происходят ли эти специфические изменения в рецепторах идентично у людей.

Обзор предполагает, что восстановление баланса кишечного микробиома является перспективным направлением лечения. Восполнение короткоцепочечных жирных кислот потенциально может предотвратить повреждение, вызванное пищевыми жирами. Стратегии, направленные на уменьшение воспаления, также могут помочь устранить «узкое место» в ядрах шва.

Исследователи подчеркивают, что понимание этих специфических путей — первый шаг к созданию новых методов лечения. Картируя конкретные рецепторы и ферменты, участвующие в их работе, учёные смогут разрабатывать целенаправленные методы лечения. Эти методы в конечном итоге могут помочь в лечении расстройств настроения и когнитивных нарушений, которые часто сопровождают метаболические заболевания.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний